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CONSECUENCIAS DE FIJAR COMPACTACIÓN MINIMA
DEL 95%, 0 CUALQUIER OTRA EN LA COMPACTACIÓN
DE MEZCLAS ASFÁLTICAS
M. en I., M. en C. Carlos Fernández Loaiza.
Jefe de la U. Cral. Serv. Tecnicos.
Centro SCT Jalisco.
Resumen
Es común que, en los proyectos o en normas, para la construcción de pavimentos, se
indique, para el Control de la Compactación de Mezclas Asfálticas, a un mínimo de 95%,
obtenido con la prueba Marshall, o alguna otra norma semejante.
Teniendo en cuenta que el constructor considerara el contenido optimo de asfalto y dicho
95% de compactación, se origina incertidumbre, ya que el 95% se podría cubrir en la rama
ascendente o descendente de la curva de compactación, lo que corresponde a un contenido
de asfalto diferente al optimo obtenido en la curva del laboratorio. Por otro lado, el fijar una
compactación, sin tomar en cuenta la gran importancia que tiene el contenido de aire en la
mezcla, así como los vacíos en el agregado mineral, podrá redundar, ya sea en
recompactaciones de la mezcla y alta permeabilidad, o bien, en el llorado del asfalto. Para
analizar este problema, se Ilevó a cabo un análisis de las implicaciones involucradas, por el
no manejo detallado, en las dependencias, que existe entre los vacíos y la estabilidad de una
mezcla asfáltica, con relación a su peso volumétrico y al contenido de asfalto y aire. Así
mismo, se Ilevo a cabo un trabajo de laboratorio, considerando diferentes materiales, con el
objeto de verificar lo manifestado en el análisis.
I. Consideraciones previas.
Por lo general, cuando se esta en la etapa del proyecto de un pavimento, dentro de los
estudios previos, se contempla el diseño de la mezcla asfáltica, que deberá ser empleada en
la superficie de rodamiento.
Para ello, se toma una, o tal vez dos muestras, que se consideren representativas del Banco
o de la Planta de producción de la mezcla. Cuidadosamente, en el laboratorio, se fabrican
especímenes, siguiendo estándares establecidos en los diferentes procedimientos, según el
método que se aplique. Después de realizar un considerable numero de cálculos, se obtiene
lo que se considera como: curvas de “Diseño”, las cuales, en forma nada más esquemática o
cualitativa, se presentan en la Figura 1.
Con base en normas o criterios, se define el contenido de asfalto más adecuado. A manera
de ejemplo, estos contenidos de asfalto, en la figura 1, han sido indicados como A, B, y C. Si
se tiene la “Fortuna” de que los 3 contenidos coincidan, queda con ello definido el contenido
“óptimo” de asfalto, para aplicarlo tanto en las bases de concurso, como en las Normas de
Construcción específicas para el proyecto correspondiente. De no coincidir el porcentaje de
asfalto en los diferentes casos, se tiene que recurrir al “Criterio”, para definir al contenido de
asfalto, pudiéndose llegar a encontrar, por ejemplo, que se cumple con la estabilidad, pero
con un por ciento de vacíos arriba del máximo admisible, o abajo del mínimo admisible. En el
primer caso, tendremos una mezcla asfáltica muy permeable al aire y al agua, lo que
favorecería al envejecimiento de la mezcla y posibles recompactaciones, dependiendo del
peso volumétrico logrado y la dureza del agregado. En el segundo caso, tendríamos una
mezcla, en la que el asfalto podría ser expulsado a la superficie, al registrarse fuertes
temperaturas en el pavimento, adicionalmente a la recompactación producida por el tránsito.
Por otro lado, si se tiene un bajo valor en lo referente al contenido de vacíos, pudiera ser que
la estabilidad resulte baja y un alto valor en el contenido de vacíos pudiera resultar en una
estabilidad aceptable. (Ver figura 2).
Lo anterior lleva, ya sea, a admitir que se tendrán problemas, en mayor o menor grado
(escasez o exceso de asfalto), o bien, se deberá modificar la granulometría o inclusive
cambiar el banco de material.
Nótese que, en todo lo anterior, lo que debe analizarse es a los contenidos asfálticos en su
relación con el comportamiento esperado de la mezcla (estabilidad, deformabilidad, vacíos
…) y el peso volumétrico solo será el correspondiente al contenido de asfalto aceptado, con
base en lo antes dicho. De esta forma, para el control de la calidad, habría que fijar un
contenido de asfalto por ejemplo 6% y un peso volumétrico por ejemplo de 2,300 kg/m3;
cualquier desviación de estos valores significara problemas potenciales.
En las bases de concurso, es común establecer indicaciones como las siguientes:
…se construirá una capa de Carpeta de Concreto Asfáltico de quince punto cero (I5.0)
centímetros de espesor; compactándola al noventa y cinco por ciento (95%), del peso
volumétrico máximo, determinado en el laboratorio, par el Método Marshall ...
... La Dosificación del Cemento AC-20, será la necesaria para obtener un concreto asfáltico,
dentro de las especificaciones de la Dependencia...
... El Pago por Unidad de Obra Terminada de Concreto Asfáltico, compactado al noventa y
cinco por ciento (95%), para la construcción de la capa de la carpeta, se hará al precio .fijado
en el contrato por el metro cúbico de la mezcla, del banco seleccionado por el contratista,
can la calidad indicada en las Normas y especificaciones de esta Dependencia y ...
Lo anterior, como fácilmente se infiere, deja abiertas muchas posibilidades para la mala
ejecución de una mezcla. Esto es vital y al respecto, me permito citar una información que
fue externada desde hace unos 25 años, en una reunión de Tecnólogos del Asfalto, en
Phoenix, Arizona, al hacer referencia a las causas de fallas en mezclas asfálticas:
•
•
•
•
•
CAUSAS DE LA FALLA
INCIDENCIAS
Contenidos inadecuados de asfalto y
42%
calidad Deficiente en la mezcla asfáltica o
sus componentes.
21%
Mala Calidad de la subrasante
20%
Construcción y control inapropiados
10%
Tránsito en condiciones imprevistas
7%
Deficiencia estructural
En la práctica, suele preocuparnos mucho la parte estructural del problema (7% de las fallas)
y aunque se hace mucho ruido por los deseos de participar activamente en el control de
calidad, ya desde hace mucho tiempo se reconocía la alta incidencia que tiene el deficiente
control, en el comportamiento de las mezclas asfálticas. En la estadística citada, un 62% de
las fallas, se debían al mal diseño de as mezclas asfálticas y su deficiente control, durante la
construcción.
II. Trabajo realizado
De la información referente a la construcción de sobrecarpetas en varios tramos de la Red de
Jalisco, se recopilo la información proporcionada por las empresas constructoras,
encargadas de dichos trabajos, en relación con el diseño de la mezcla. No mencionaremos
con sus nombres verdaderos, a dichas empresas, sino que las llamaremos "Mina de Oro" y
"El Tesoro", en lo que sigue.
En los laboratorios del Centro SCT Jalisco, se llevo a cabo también el diseño, empleando los
mismos materiales, usados por las empresas y aplicando el Método Marshall y se
compararon los resultados obtenidos en el Centro SCT Jalisco, contra los proporcionados por
las empresas, Mina de Oro y El Tesoro.
Analizando dichos resultados, se encontraron serias dispersiones, como se muestra en las
figuras 3 a 5.
En la figura 3 se aprecia que la empresa obtiene un óptimo de asfalto, en relación con el
peso volumétrico, del orden de 6%, mientras que SCT lo define como 7% a 7.5%,
haciéndose notar, además, que la empresa no cubrió bien el rango de pruebas, pues solo
tiene un punto en la rama descendente.
En la figura 4, relativa a la relación del contenido de asfalto vs. contenido de vacíos con aire,
se aprecia que la línea obtenida por la empresa casi coincide con la de SCT. Sin embargo,
observando dicha figura se tiene que SCT indicara: para un 4% de vacíos, G.1 % de asfalto
mientras que la empresa indicaría 5.8%, lo que podría redundar en problemas.
En la figura 5, mientras que en los datos de SCT, la estabilidad máxima se logra con un
6.4%, la empresa indica para ello un 6.0%
Como se ve en todo lo anterior, es de "vital importancia que, previo al inicio de la
Construcción de Carpetas", se defina, mediante pruebas exhaustivas, el porcentaje más
adecuado de asfalto a utilizar.
Ahora bien, supongamos que se definió el contenido de asfalto para la mezcla en cuestión, e
inclusive con sus tolerancias, pero también se definió, en las bases de concurso un 95% de
compactación y con ello se procede a la construcción.
Teóricamente, al Ilevar a cabo el control de calidad, deberíamos obtener unas cantidades
únicas para cada propiedad estudiada, es decir, al comparar datos granulométricos, contra:
estabilidad, peso volumétrico, contenido de asfalto, flujo, etc. ... se debería obtener
gráficamente un solo punto, en cada caso.
Observando Ias figuras 6 a 9, ejemplos de la información obtenida durante el control, nos
encontramos una dispersión que es muy preocupante, pues es evidente lo siguiente (ver
figuras 6 a 9):
CARACTERÍSTICAS DE CONCRETO ASFÁLTICO
GRANULOMETRÍAS EN
% QUE PASA
A
Nº. 4
56
69
62
65
61
67
68
68
68
61
61
71
63
70
B
Nº. 40
14
17
12
14
11
15
14
15
15
12
12
12
10
16
ESTABILIDAD
(kg)
FLUJO
(mm)
%
VACÍOS
%
V.A.M.
% CONTENIDO
DE ASFALTO
P.E.
(kg/m3)
C
D
E
F
G
H
1024
1260
1327
1194
1236
1127
1038
1149
1169
1265
1086
1014
1232
1203
2.7
2.5
2.8
2.5
2.1
2.1
2.3
2.3
2.3
2.5
2.4
2.6
2.5
2.6
5.9
8.8
4.2
5.9
6.8
6.3
7.6
8.7
8.3
5.5
6.7
9.9
7.9
7.9
17.3
20.4
16.6
17.9
18.5
18.6
19.5
19.5
19.6
16.4
18.8
20.6
19.0
18.8
5.3
5.6
5.7
5.6
5.5
5.8
5.7
5.1
5.4
5.7
5.0
5.1
5.3
5.1
2341
2260
2370
2331
2318
2315
2287
2276
2280
2361
2309
2246
2294
2295
COMPARATIVA A - E
75
70
65
60
55
50
1000
1100
1200
1300
1400
% QUE PASA MALLA Nº. 4
% QUE PASA MALLA Nº. 4
COMPARATIVA A - C
75
70
65
60
55
50
4
6
ESTABILIDAD (kg)
70
65
60
55
50
2.4
2.6
2.8
3
% QUE PASA MALLA Nº. 4
% QUE PASA MALLA Nº. 4
COMPARATIVA A - F
75
2.2
75
70
65
60
55
50
16
17
FLUJO (kg)
65
60
55
50
5.6
5.8
% CONTENIDO DE ASFALTO
6
% QUE PASA MALLA Nº. 4
% QUE PASA MALLA Nº. 4
70
5.4
19
20
21
COMPARATIVA A - H
75
5.2
18
% V.A.M
COMPARATIVA A - G
5
10
% DE VACÍOS
COMPARATIVA A - D
2
8
75
70
65
60
55
50
2200
2250
2300
2350
2400
3
P.E. (kg/m )
FIGURA 6
GRANULOMETRÍAS EN
% QUE PASA
A
Nº. 4
56
69
62
65
61
67
68
68
68
61
61
71
63
70
ESTABILIDAD
(kg)
FLUJO
(mm)
%
VACÍOS
%
V.A.M.
% CONTENIDO
DE ASFALTO
P.E.
(kg/m3)
C
D
E
F
G
H
1024
1260
1327
1194
1236
1127
1038
1149
1169
1265
1086
1014
1232
1203
2.7
2.5
2.8
2.5
2.1
2.1
2.3
2.3
2.3
2.5
2.4
2.6
2.5
2.6
5.9
8.8
4.2
5.9
6.8
6.3
7.6
8.7
8.3
5.5
6.7
9.9
7.9
7.9
17.3
20.4
16.6
17.9
18.5
18.6
19.5
19.5
19.6
16.4
18.8
20.6
19.0
18.8
5.3
5.6
5.7
5.6
5.5
5.8
5.7
5.1
5.4
5.7
5.0
5.1
5.3
5.1
2341
2260
2370
2331
2318
2315
2287
2276
2280
2361
2309
2246
2294
2295
B
Nº. 40
14
17
12
14
11
15
14
15
15
12
12
12
10
16
COMPARATIVA B - E
% QUE PASA MALLA Nº.
40
% QUE PASA MALLA Nº.
40
COMPARATIVA B - C
17
15
13
11
9
1000
1100
1200
1300
17
15
13
11
9
1400
4
6
ESTABILIDAD (kg)
% DE VACÍOS
COMPARATIVA B - F
% QUE PASA MALLA Nº.
40
% QUE PASA MALLA Nº.
40
COMPARATIVA B - D
17
15
13
11
9
2
2.2
2.4
2.6
FLUJO (kg)
10
8
2.8
3
17
15
13
11
9
16
17
18
19
% V.A.M
20
21
COMPARATIVA B - H
% QUE PASA MALLA Nº. 4
% QUE PASA MALLA Nº.
40
COMPARATIVA B - G
17
15
13
11
9
5
5.2
5.4
5.6
5.8
6
17
15
13
11
9
2200
2250
2300
2350
2400
3
P.E. (kg/m )
% CONTENIDO DE ASFALTO
Figura 7
CARACTERÍSTICAS DE CONCRETO ASFÁLTICO
GRANULOMETRÍAS EN %
QUE PASA
A
Nº. 4
58
61
63
62
58
57
59
58
59
57
59
61
62
62
58
59
61
51
61
62
55
59
60
66
62
64
62
66
61
62
B
Nº. 40
19
20
22
19
19
19
19
19
19
19
20
21
21
21
19
19
21
20
20
22
19
20
19
24
21
21
21
21
18
18
ESTABILIDAD
(kg)
FLUJO
(mm)
%
VACÍOS
%
V.A.M.
% CONTENIDO DE
ASFALTO
P.E.
3
(kg/m )
C
D
E
F
G
H
895
884
965
922
862
1039
838
868
985
989
928
938
928
764
838
804
875
855
888
855
948
871
955
981
928
939
804
992
938
1072
3.56
3.81
3.24
3.24
3.05
3.18
3.37
3.30
3.43
3.49
3.50
3.18
3.37
3.37
3.43
3.68
3.37
2.92
3.68
2.86
2.92
3.37
2.86
3.50
2.41
2.99
3.43
3.05
3.76
3.36
4.37
5.13
4.91
4.81
4.5
4.47
4.75
5.15
4.6
4.58
3.99
4.71
4.67
4.61
4.88
4.83
5.54
4.65
4.48
4.76
4.81
4.62
4.72
4.79
4.10
4.79
5.19
5.01
5.12
4.02
15.44
15.91
15.70
15.52
15.35
15.38
18.84
15.98
15.62
15.30
15.69
15.74
15.96
15.41
15.75
15.46
16.31
16.60
16.10
16.45
16.21
16.13
16.40
16.23
16.36
16.69
16.07
16.27
15.86
14.55
5.35
5.21
5.23
5.18
5.24
5.28
5.39
5.27
5.34
5.18
5.43
5.35
5.49
5.22
5.27
5.14
5.26
5.77
5.66
5.72
5.52
5.61
5.71
5.58
5.99
5.84
5.30
5.50
5.22
5.10
2245
2230
2236
2239
2245
2245
2235
229
2240
2245
2340
2237
2284
2243
2235
2240
2220
2223
2234
2226
2228
2232
2227
2229
2234
2222
2227
2226
2231
2236
COMPARATIVA A - E
70
65
60
55
50
800
900
1000
1100
% QUE PASA MALLA Nº. 4
% QUE PASA MALLA Nº. 4
COMPARATIVA A - C
70
65
60
55
50
3.5
4
70
65
60
55
50
3
3.5
4
65
60
55
50
14.50
15.00
% QUE PASA MALLA
% QUE PASA MALLA Nº. 4
65
60
55
5.60
16.00
16.50
17.00
2280
2300
COMPARATIVA A - H
70
5.40
15.50
% V.A.M.
COMPARATIVA A - G
5.20
6
70
FLUJO (m m )
50
5.00
5.5
COMPARATIVA A - F
% QUE PASA MALLA Nº. 4
% QUE PASA MALLA Nº. 4
COMPARATIVA A - D
2.5
5
% DE VACÍOS
ESTABILIDAD (kg)
2
4.5
5.80
% CONTENIDO DE ASFALTO
6.00
70
65
60
55
50
2200
2220
2240
2260
3
P.E. (kg/m )
Figura 8
CARACTERÍSTICAS DE CONCRETO ASFÁLTICO
GRANULOMETRÍAS EN
% QUE PASA
ESTABILIDAD
(kg)
FLUJO
(mm)
%
VACÍOS
%
V.A.M.
% CONTENIDO
DE ASFALTO
P.E.
(kg/m3)
A
Nº. 4
B
Nº. 40
C
D
E
F
G
H
58
61
63
62
58
57
59
58
59
57
59
61
62
62
58
59
61
51
61
62
55
59
60
66
62
64
62
66
61
62
19
20
22
19
19
19
19
19
19
19
20
21
21
21
19
19
21
20
20
22
19
20
19
24
21
21
21
21
18
18
895
884
965
922
862
1039
838
868
985
989
928
938
928
764
838
804
875
855
888
855
948
871
955
981
928
939
804
992
938
1072
3.56
3.81
3.24
3.24
3.05
3.18
3.37
3.30
3.43
3.49
3.50
3.18
3.37
3.37
3.43
3.68
3.37
2.92
3.68
2.86
2.92
3.37
2.86
3.50
2.41
2.99
3.43
3.05
3.76
3.36
4.37
5.13
4.91
4.81
4.5
4.47
4.75
5.15
4.6
4.58
3.99
4.71
4.67
4.61
4.88
4.83
5.54
4.65
4.48
4.76
4.81
4.62
4.72
4.79
4.10
4.79
5.19
5.01
5.12
4.02
15.44
15.91
15.70
15.52
15.35
15.38
18.84
15.98
15.62
15.30
15.69
15.74
15.96
15.41
15.75
15.46
16.31
16.60
16.10
16.45
16.21
16.13
16.40
16.23
16.36
16.69
16.07
16.27
15.86
14.55
5.35
5.21
5.23
5.18
5.24
5.28
5.39
5.27
5.34
5.18
5.43
5.35
5.49
5.22
5.27
5.14
5.26
5.77
5.66
5.72
5.52
5.61
5.71
5.58
5.99
5.84
5.30
5.50
5.22
5.10
2245
2230
2236
2239
2245
2245
2235
229
2240
2245
2340
2237
2284
2243
2235
2240
2220
2223
2234
2226
2228
2232
2227
2229
2234
2222
2227
2226
2231
2236
COMPARATIVA B - E
% QUE PASA MALLA Nº.
40
% QUE PASA MALLA Nº.
40
COMPARATIVA B - C
23.5
21.5
19.5
17.5
800
900
1000
ESTABILIDAD (kg)
1100
23.5
21.5
19.5
17.5
3.5
4
4.5
5
% DE VACÍOS
5.5
6
COMPARATIVA B - F
% QUE PASA MALLA Nº.
40
% QUE PASA MALLA Nº.
40
COMPARATIVA B - D
23.5
21.5
19.5
17.5
2
2.5
3
3.5
4
23.5
21.5
19.5
17.5
14.50
15.00
FLUJO (m m )
19.5
5.60
5.80
% CONTENIDO DE ASFALTO
6.00
% QUE PASA MALLA Nº.40
% QUE PASA MALLA Nº.
40
21.5
5.40
16.50
17.00
COMPARATIVA B - H
23.5
5.20
16.00
% V.A.M.
COMPARATIVA B - G
17.5
5.00
15.50
23.5
21.5
19.5
17.5
2200
2220
2240
2260
2280
2300
P.E. (kg/m 3)
Figura 9
1. Debiendo tener un solo contenido de asfalto, este varia, en los casos presentados, de 5%
a 6% y no hay ninguna tendencia manifiesta en relación con la granulometría.
2. Los vacíos llenos de aire, varían, en el caso del llamado banco "Mina de Oro", de 4% a
10% y en el otro, "E1 Tesoro", de 4% a 5.5%. En el primer caso, hay una ligera tendencia
a mayores oquedades, al incrementar el % que pasa (a malla 4, pero no así al considerar
a la malla 40, como sucede, en general, en el otro caso.
3. La estabilidad presenta fuertes variaciones para una misma granulometría, efectos que
también se aprecian en las demás propiedades.
Analizando los resultados de compactación del Banco "Mina de Oro", podríamos pensar en
que se fijara, de acuerdo a las bases de concurso ya mencionadas, a un peso volumétrico
máximo de 2,385 kg/m3 y al cual corresponde, para el 95% especificado en las referidas
bases, un valor de 2,265 kg/m3, valor que ha sido indicado en la figura 10.
Esto repercute, de acuerdo con la curva de compactación, en que el contenido de asfalto
podría variar, (ver figura 10), aproximadamente, desde valores mínimos de contenido de
asfalto del orden de 4.4%, hasta valores superiores a 9%. Ahora bien, si por norma se
especificara un contenido óptimo de asfalto de 6.1% debido a los vacíos llenos con aire (ver.
figura 11) estaríamos obteniendo el punto indicado como "A" en la figura 10, lo que
claramente no corresponde a la curva de "Diseño", sino más bien a alguna otra curva,
lograda con una energía de compactación diferente, lo que obviamente significaría curvas de
contenido de asfalto vs. las diferentes propiedades, también diferentes, complicando por ello
al control de calidad.
Figura 11
Todo lo anterior evidencia, que hay que modificar los criterios para realizar un adecuado
control de calidad.
Se antoja que una solución podría ser, que en el campo se este monitoreando el control de la
calidad mediante frecuentes pruebas, que incluyan la elaboración de curvas completas de las
propiedades interesadas y, con base en dichas curvas, definir la compactación que se este
logrando, para el contenido de asfalto empleado, utilizando curvas que podrían llamarse de
referencia o calibración.
Esto, definitivamente involucraría un intenso trabajo de laboratorio, en el control de calidad, lo
que podría juzgarse que originaria "costos excesivos", pero convendría detenernos a pensar,
en que tan excesivos serian dichos costos, si por no aplicarlos la carpeta durara solamente
unos meses, antes de manifestar inestabilidades que obliguen a removerla. Además, las
curvas de calibración o referencia, se podrían elaborar en la etapa de proyecto o antes de
iniciar la construcción.
Figura 12
Como un punto interesante, de este estudio, se extrajeron 48 probetas, de uno de los
pavimentos estudiados, en el que se empleo el banco designado como "Mina de Oro". Las
probetas fueron extraídas mediante el empleo de brocas rotatorias. Se supuso que todas las
probetas tenían el contenido "óptimo" de asfalto y, efectuando cálculos, se determino que el
grado de compactación resulto, en casi todos los especimenes, superior al 95% especificado
Marshall, con variaciones de 93% a 102%, además, se obtuvo una tremenda variación en el
contenido de vacíos con aire, de 5% a 14%, predominando valores superiores a 8% y
obviamente muy superiores al máximo de 5% especificado. Se infirió, de dicha información,
que para lograr un 5% de vacíos habría que producir compactaciones Marshall, del orden de
102% a 103%, muy alejado esto del 95%, comúnmente especificado.
Adicionalmente, utilizando AC-20 en un 6% y material del Banco "Mina de Oro", se realizo
una prueba Marshall, pero variando el numero de golpes aplicados de 45 a 75 por lado,
habiendo obtenido lo indicado en las figuras 13 a 15.
En la figura 13 se aprecia una buena correlación entre el peso volumétrico y el número de
golpes, aplicados por cada lado, para un mismo contenido de asfalto. Así mismo. se observa,
en la figura 15, que el contenido de vacíos también presenta buena correlación con respecto
al grado de compactación, al variar el número de golpes. Se tiene que para lograr el
contenido de vacíos con aire, generalmente especificado (3% a 5%), la compactación para el
6% de AC-20 utilizado, debe quedar comprendida entre 98% y 100%, lo que también
demuestra el peligro de tan solo especificar, minima compactaci6n de 95% y contenido
"óptimo" de asfalto.
Esto nos lleva a otra propuesta, que seria la de que, una vez definido un contenido de asfalto
"adecuado", con dicho contenido hacer una prueba Marshall, variando el número de golpes
para obtener curvas como las mostradas en las figuras 13 a 15 y afinar la compactación
requerida.
III. Conclusiones y recomendaciones
Información como la presentada, en este escrito es, en realidad, muy conocida, pero
desafortunadamente, poco se hace para que se logre una alta calidad en los trabajos de
pavimentación. Todos somos partidarios de la calidad, pero cuando algo falla, siempre son
otros los culpables. Creo que, en lo que respecta al diseño y construcción de mezclas
asfálticas, al menos, se debe tener en cuenta lo siguiente:
1. El sistema SHRP ha evidenciado, mediante un enorme cúmulo de estudios, que un gran
numero de métodos tradicionales de Diseño de mezclas Asfálticas, tienen serias
deficiencias. Entre dichos métodos se incluye al método Marshall. Razón por la que a
través de SHRP, se esta tratando de introducir nuevas tecnologías, más realistas,
aunque más costosas, lo que esta siendo demostrado en la tecnología que ha sido
designada como SUPERPAVE.
2. Reconociendo lo anterior, pero debido a que actualmente el Método Marshall es el
método oficial en México, se le utilizo en este trabajo para demostrar la necesidad que
existe de que se depuren las practicas de construcción y de control de la calidad, en las
mezclas asfálticas.
3. Aunque también se reconoce que los costos son importantes, es necesario que el trabajo
de laboratorio, previo a la construcción de una mezcla asfáltica, debe ser muy exhaustivo,
para definir detalladamente las variaciones que presente el banco de materiales, así
como el proceso de producción de la mezcla asfáltica, poniendo muy especial atención,
al menos en:
a)
b)
c)
d)
Variaciones granulométricas.
Variaciones en el contenido de finos y su plasticidad.
Variaciones en la forma de los agregados y su absorción.
Variaciones en el producto asfáltico y su comportamiento, a diferentes temperaturas,
para tomarlo en cuenta y aplicarlo a la construcción.
4. En el Sistema SHRP, se ha demostrado ampliamente, tanto en trabajos de laboratorio
como en costosos tramos de prueba; la enorme importancia que tienen los vacíos, en
relación con el comportamiento de las mezclas asfálticas, al tornar en cuenta al transito y
medio ambiente. Por ejemplo, se ha encontrado que un cierto porcentaje de vacíos,
funciona en unas condiciones, pero no en otras. Sin embargo, es bien conocida la poca
atención que se da a los vacíos y la enorme importancia que si se da al peso volumétrico
de la mezcla y tal vez al contenido de asfalto. Estos criterios deben modificarse, para dar
la importancia que se ha reconocido a propiedades tan importantes como el % de vacíos
en el agregado y los Ilenos con aire.
5. Es imperativo actualizar nuestras especificaciones y NORMAS oficiales, que si bien
rindieron frutos antes de los 60's, a la fecha resultan muy obsoletas para aplicarlas
debido al transito moderno. así como a los modernos y eficientes equipos de
construcción y control actuales. 1 lay que modernizar los equipos utilizados en el
laboratorio y en el control de la calidad. Es claro que los defensores del tradicionalismo y
enemigos de la reingeniería, dirán que esto es utópico o muy difícil de realizar, pero a
ellos les pondría como ejemplo lo que pasa en medicina:
No es necesario que todos lo médicos cuenten con un laboratorio totalmente equipado,
para todo tipo de análisis, con el objeto de dictaminar. Lo que hace un doctor es solicitar
diferentes análisis, a diferentes tipos de laboratorios especializados, diferentes tipos de
pruebas y con ello resuelven el problema.
De esta forma, se propone contar, en la Republica Mexicana, con pocos laboratorios
altamente calificados, especializados y dotados de equipos modernos, para el detallado
estudio de asfaltos y mezclas asfálticas, cuyos resultados utilizarían los usuarios interesados
(Dependencias y Empresas Proyectistas o de Construcción) y una vez definida la mezcla a
emplear, aplicar al campo, durante el control de calidad, equipos mínimos, también
modernos, pero de alto rendimiento y facilidad de operación.
6. El tradicional criterio para el control de calidad, fundamentado en un mínimo de
compactación de 95% y el contenido "óptimo" de asfalto, debe ser modificado, al menos y
con la previa calibración del banco y materiales, relacionando al peso volumétrico,
logrado en el campo, con curvas de calibración o de referencia que consideren:
a) Granulometría real de la mezcla muestreada, especialmente los porcentajes que
pasan las mallas 4 y 200.
b) Producto asfáltico empleado.
c) Forma y absorción del agregado empleado.
Una vez definido, para cada material y mezcla asfáltica, el contenido "adecuado de asfalto",
se sugiere hacer pruebas de compactación Marshall, utilizando niveles de energía variable
(se recomienda de 35 a 80 golpes por lado en el espécimen) y con base en los resultados
que se obtengan afinar el % de compactación a requerir.
En esta forma se comparara al material de la mezcla tendida contra si misma y no con
respecto a lo obtenido en una sola prueba, realizada previamente y la cual, tal vez, ni fue
representativa del banco o proceso y desde luego, dar más importancia al control o
cumplimiento de la cantidad de vacíos recomendada en cada caso. Si bien lo anterior
involucra un esfuerzo considerable en análisis y cálculos, en esta era de la informática no se
le debe considerar como un problema. En resumen: SE DEBE SER MÁS ESTRICTO EN EL
CONTROL DE LA CALIDAD DE MEZCLAS ASFÁLTICAS, AUNQUE LOS EMISARIOS DEL
PASADO, OPINEN LO CONTRARIO.
7. Se debe pues, reforzar a los sistemas de diseño y control de calidad de las mezclas
asfálticas, aplicando metodologías como las propuestas por SHRP, para el control de
tratamientos superficiales, la cual consiste en calificar, antes del tendido: al contratista, su
equipo, sus operadores y procesos. Si la calificación es baja, no se inician los trabajos y
se aplican sanciones; si la calificación es alta, se puede dar lugar a bonificaciones en
caso de que la obra resulte altamente satisfactoria. Para ello, se propone que, como
mínimo, el supervisor o inspector verifique con cuidado (Manual MS-22. Construcción, de
lnstituto del Asfalto (FHWA 1P-82-22) publicado en 1982) lo siguiente (lo que además es
bien conocido):
-
Muestreo del asfalto en la planta o refinería y su análisis detallado, sobre todo en las
relaciones viscosidad-temperatura.
-
Muestreo de la mezcla asfáltica en la planta y en el lugar de su aplicación, verificando
si no se presentan variaciones debido al transporte y tendido (segregación,
degradación en los agregados, etc...)
-
Elaborar previamente curvas de calibración o de referencia para las mezclas a
emplear, incluyendo los efectos de la variación en la energía de compactación para el
contenido "adecuado" de asfalto.
-
Controlar muy detalladamente los procedimientos de dosificación y mezclado.
comprobando los resultados obtenidos.
-
Verificar que en la "mezcla obtenida" se tengan Ias mismas propiedades que en la
"mezcla usada con referencia" (granulometría, tipo de asfalto,. . .)
-
Determinar si el equipo del contratista cumple con los requisitos establecidos.
Inspeccionar cuidadosamente las operaciones de manejo, colocación y
compactación, en el lugar.
-
Verificar espesores.
-
Verificar las características establecidas en las NORMAS, o especificaciones del
proyecto.
-
Llenar registros y estadísticas, tomando decisiones oportunamente.
-
Es altamente recomendable, respetar lo indicado en el anexo I (A1 final de este
trabajo), que se refiere a recomendaciones propuestas por el Instituto del Asfalto, en
su Manual MS -22 para efectuar un adecuado control de la mezcla asfáltica, durante
la construcción.
-
Nuevamente se insiste, como punto vital, en la necesidad de actualizar:
especificaciones, equipos de laboratorio y procedimientos, tomando en cuenta todas
las facilidades vanguardistas que nos ofrece la tecnología moderna, sobre todo ahora
que se utilizan tanto las mezclas asfálticas, con material recuperado, el uso de
asfaltos ahulados o can polímeros, u otros productos vanguardistas, así como
mezclas abiertas o discontinuas, etc..., para lo cual no se cuenta con normas oficiales
detalladas.
Agradecimiento:
Finalmente se agradece a los técnicos, sin cuya valiosa ayuda, no hubiese sido posible este
trabajo. Ellos son: Ingenieros Javier Torres Maldonado, Pedro Mayoral Moreno, Efrén Ríos
Hernández, Jorge García Escalera, Laboratoristas Antonio Patiño Zamarripa y su excelente
equipo de ayudantes y la Srita. Lizet Solano Correa.
ANEXO I
Listas de Revisión para Plantas.
Lista de Revisión para Manejo y Almacenamiento de Material
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
¿Los agregados cumplen con las especificaciones?
¿Se están produciendo los tamaños correctos?
¿El almacenamiento de agregado es adecuado?
¿Se están separando correctamente los acopios?
¿Los acopios están construidos correctamente?
¿Se esta manejando correctamente el agregado de los acopios?
¿Se esta controlando la segregación?
¿El relleno mineral esta en una condición seca?
Lista de Revisión para Ia Alimentación en Frío
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
¿La disposición del sistema de alimentación en frío cumple con las especificaciones?
¿Las tolvas de la alimentación en frío contienen el tamaño correcto de agregados?
¿Se están cargando correctamente las tolvas de la alimentación en frío?
¿Los alimentadores en frío de agregado están trabajando correctamente?
¿Los alimentadores en frío de agregado están calibrados?
¿Las compuertas de los alimentadores en frío están correctamente ajustadas?
¿Todos los agregados en frío están siendo alimentados continuamente?
Lista de Revisión para Calentamiento de Asfalto, Circulaci6n y Temperatura de Mezcla
1. ¿El asfalto esta siendo calentado uniformemente a la temperatura especificada?
2. ¿Se han revisado todas las líneas para verificar si existen escapes?
3. ¿Se esta manteniendo la temperatura especificada para la mezcla y sus componentes?
Lista de Revisión para la Planta Mezcladora de Tambor
1.
2.
3.
4.
5.
¿Los alimentadores de agregado están calibrados?
¿El alimentador de asfalto esta calibrado?
¿Los alimentadores de agregado y asfalto están unidos?
¿Todas las partes de la planta están en buena condición y bien ajustadas?
¿El asfalto se encuentra a la temperatura correcta cuando es introducido al tambor?
Lista de Revisión para la Planta Dosificadora
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
¿Las básculas cumplen con las especificaciones?
¿Las básculas han sido calibrada?
¿Las básculas han sido revisadas para verificar sus tolerancias?
¿La cubeta de asfalto tara correctamente?
¿La caja pesadora cuelga libremente ''
¿Las partes del mezclador están en buena condición y con buen ajuste?
¿Se esta mezclando el tamaño correcta de carga?
8. ¿Se esta usando la secuencia correcta de descarga de las, tolvas?
9. ¿La distribución de asfalto es uniforme a lo largo del amasadero?
10. ¿Los agregados y el asfalto están a la temperatura correcta cuando se introducen en los
recipientes de pesaje?
11. ¿Hay válvulas o compuertas que presentan escapes?
12. ¿El tiempo de mezclado es adecuado?
13. ¿Los puntos de las básculas están correctamente ajustados para los pesos de cargas?
14. ¿Los ejes del mezclador están girando a la velocidad correcta?
15. ¿La capacidad de las cribas es suficiente para manejar la máxima alimentación
proveniente del secador?
16. ¿Las cribas están limpias?
17. ¿Las cribas están gastadas o rotas?
18. ¿La sobrecarga es irregular o excesiva?
19. ¿Las particiones de las tolvas calientes están lo suficiente fuertes?
20. ¿Los escapes de sobrecarga tienen un flujo libre?
21. ¿El equilibrio de las tolvas se mantiene?
22. ¿El acceso al muestreo es adecuado?
Lista de Revisión para el Secador y el Colector de Polvo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
¿El secador y el colector de polvo cumplen con las especificaciones?
¿El agregado es secado correctamente?
¿Los agregados están a la temperatura correcta?
¿Los componentes del secador están equilibrados?
¿El secador esta equilibrado con los otros componentes de la planta?
¿El dispositivo indicador de calor esta correctamente instalado?
¿El dispositivo indicador de calor ha sido revisado para determinar su precisión?
¿El colector de polvo esta equilibrado con el secador?
¿Los finos recogidos por el colector son desechados o son uniformemente alimentados
de nuevo en las cantidades correctas?
Lista de Revisión para Muestreo y Ensayos
1.
2.
3.
4.
¿Se están tomando muestras suficientes?
¿Las muestras son representativas?
¿Todos los ensayos se están ejecutando correctamente?
¿Todos los resultados de los ensayos están disponibles a tiempo para ser utilizados?
Lista de Revisión para Registros
¿Los registros están completos y al día?
Lisia de Revisión para Responsabilidades Miscelaneas
1. ¿Las cajas de los camiones han sido inspeccionadas?
2. ¿Las cajas de los camiones han sido drenadas después de haber sido rociadas?
3. ¿Los camiones cumplen con los requisitos de las especificaciones?
4. ¿Los camiones están equipados con lonas impermeables?
5. ¿La mezcla tiene una apariencia uniforme?
6. ¿La apariencia general de la mezcla es satisfactoria?
7. ¿La temperatura de la mezcla es uniforme y satisfactoria?
8. ¿La mezcla cumple con los requisitos de colocación?
9. ¿Sus asistentes han sido correctamente instruidos?
10. ¿Se están observando todas las medidas de seguridad
Factores que afectan la Compactación
FACTOR
EFECTO
CORRECCIONES`
Agregado
• Superficie lisa
Poca fricción entre partículas
Use rodillos livianos
Disminuya la temperatura de la mezcla
• Superficie áspera
Bastante fricción interparticular Use rodillos pesados
• Defectuoso
Se rompe bajo la acción de los Use agregado firme
rodillos de ruedas de acero
Use compactadores neumáticos
• Absorbente
Seca la mezcla – difícil! de
compactar
Aumente el contenido de asfalto en la
mezcla
Movimiento limitado de
partícula
Use rodillos pesados
Asfalto
• Viscosidad
- Alta
- Baja
Las partículas se mueven
fácilmente durante la
compactación
Aumente la temperatura
Use rodillos livianos
Disminuya la temperatura
• Cantidad
- Bastante
- Poca
Inestabilidad y plasticidad
debajo del rodillo
Disminuya el contenido de asfalto en la
mezcla
Disminuye la lubricación - difícil Aumente el contenido de asfalto en la
de compactar
mezcla
Mezcla
• Demasiado agregado
grueso
• Demasiado arenosa
Mezcla áspera - difícil de
compactar
Disminuya el agregado grueso Use
rodillos pesados
Demasiado manejable - difícil Disminuya la arena en la mezcla
de compactar
Use rodillos livianos
• Demasiado relleno mineral Endurece la mezcla -
Disminuya el relleno en la mezcla
• Muy poco relleno mineral
difícil de compactar
Use rodillos pesados
Poca cohesión - la mezcla
puede desarmarse
Aumente el relleno en la mezcla
Difícil de compactar -
Disminuya la temperatura de mezclado
Temperatura de la Mezcla
• Alta
la mezcla tiene poca cohesión
• Baja
Difícil de compactar -
Aumente la temperatura de mezclado
la mezcla es demasiado rígida
Espesor de Capa
• Capas gruesas
• Capas delgadas
Mantienen el calor - más
tiempo
para compactar
Pierden el calor - menos
tiempo
para compactar
Compacte normalmente
Compacte antes de que la mezcla se
enfríe
Aumente la temperatura de la mezcla
Condiciones Climáticas
• Baja temperatura ambiental
Compacte antes de que la mezcla se
enfríe
• Baja temperatura superficial La mezcla se enfría muy rápidoAumente la temperatura de la mezcla
• Viento
Enfría la mezcla – endurece la Aumente el espesor de la capa
superficie
La mezcla se enfría muy rápido
Las correcciones pueden hacerse por tanteo en la planta o en eI lugar de la obra. Otras
correcciones adicionales pueden surgir de cambios en el diseño de la mezcla.